【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于超声波去污，具体涉及一种管道超声波去污效果的定量表征方法。
技术介绍
1、管道运输作为一种高效、环保的运输方式，与铁路、公路、空运、水运运输方式成为现行的五大运输工具，其在介质运输等方面具有成本低、安全性高以及运输稳定性好等优点，在石油、化工、火电以及核电等行业领域内广泛应用。然而，管道经过长期服役，管道内壁表面会沉积大量的污染物，影响正常的管道运输，比如影响系统的流量以及换热等，是困扰各行各业生产的主要问题，其不仅会影响管道的稳定性，还会造成严重的经济损失。特别是对于核电领域，沉积的污染物带有放射性，放射性污染物不断沉积，使其周围的辐射剂量水平不断升高，形成放射性辐照热点，增加作业人员的辐照剂量。为了降低管道内沉积的污染物对管道系统运行效率及周围环境的影响，需要对管道内沉积的污染物进行去除，超声波的“空化效应”可有效实现对污染物的去除，被作为一种新型的除污技术被广泛应用，对于核电领域来说，管道的在线去污不会产生二次放射性废物且不会破坏系统的完整性，属于绿色清洁的放射性热点去污技术。
2、虽然现有超声波去污技术及工艺参数对管道内壁沉积物具有很好的去污效果，但目前对于管道内部污染物的去除都是定性判断去污效果，比如，通过目视观察去污过程中管道内水纹以及气泡的状态或者采用声强测量仪插入管道内介质中检测超声波传导至介质中的声强强度来间接表征超声波去污效果，或者将管道直接切割破坏，通过观察内壁的表面形貌进行表征，这几种间接判断方法都无法直接、准确、定量且不损坏管道地判断超声波的去污效果。所以，在进行超声波去污工艺
3、因此，探索一种方便快捷、低成本、无需对管壁破损的管道内壁超声波去污效率的定量表征方法，可为优化超声波去污工艺参数，获得最佳超声波去污工艺提供直观的定量化判定手段，对在实际工程化应用中取得最佳的去污效果具有重要的帮助。
技术实现思路
1、有鉴于此，为了克服现有技术的缺陷，本专利技术的目的是提供一种管道超声波去污效果的定量表征方法，能够直接、准确、定量且不损坏管道地判断管道超声波去污效果，为优化超声波去污工艺提供数据支撑，在工程应用时具备最佳的去污效果，保证管道的可靠性及经济性运行。
2、为了达到上述目的，本专利技术采用以下的技术方案：
3、本专利技术的一个目的是提供一种管道超声波去污效果的定量表征方法，包括如下步骤：
4、在试样管道内壁制备一层表征层并计算表征层总面积，将试样管道与去污模拟试验平台连接；
5、向试样管道内通入模拟介质后对试样管道进行超声波去污模拟试验；其中，超声波去污模拟试验的试验参数为：功率范围为0～800w，频率为20～60khz，时间为0～240min。
6、获取表征层表面未沾染模拟介质的面积以及表征层的表面缺陷的面积；
7、分别计算试样管道超声波去污的防污效率和去污效率；所述防污效率为表征层表面未沾染模拟介质的面积占表征层总面积的比值，所述去污效率为表征层的表面缺陷的面积占表征层总面积的比值。
8、通过在试样管道内壁设置表征层，并在试样管道内通入模拟介质以模拟管道内沉积的污染物，对试样管道进行超声波去污试验，通过观察模拟介质在表征层表面的沾染情况以表征超声波去污技术对管道的防污效果，通过观察表征层表面的材料脱落(表面缺陷)情况以表征超声波去污技术对管道内壁的沉积物或放射性污染物的去污效果，从而研究超声波去污对试样管道的防污和去污效率，能够在实际的工程应用中为优化去污工艺提供定量化数据支撑。
9、根据本专利技术的一些优选实施方面，在超声波去污模拟试验结束后，对进行了超声波去污的表征层分别进行图像识别和三维形貌测绘，再通过图像处理和分析，分别得到表征层表面未沾染模拟介质的面积以及表征层的表面缺陷的面积。
10、根据本专利技术的一些优选实施方面，计算试样管道超声波去污的防污效率的方法为：在超声波去污模拟试验结束后，利用紫外线发射装置照射表征层表面，同时利用图像采集装置对表征层表面进行拍照，根据照片中的表征层表面沾染有模拟介质区域的颜色与未沾染模拟介质区域的颜色差异，计算表征层表面未沾染模拟介质区域的面积，再计算表征层表面未沾染模拟介质区域的面积占表征层总面积的比值，得到所述防污效率。表征层表面若沾染有模拟介质，会在紫外线发射装置的照射下显示蓝色，正常的未沾染模拟介质的表征层表面是不会显示蓝色的，根据这样的颜色差异，能够得出表征层表面未沾染模拟介质区域的面积，其与表征层的总面积的比值，即为试样管道的防污效率。
11、根据本专利技术的一些优选实施方面，计算试样管道超声波去污的去污效率的方法为：在超声波去污模拟试验结束后，利用扫描仪对表征层表面进行三维形貌测绘，记录超声波去污后表征层的表面形貌；采用图形处理软件对扫描获得的超声波去污后表征层表面的三维形貌进行二值化处理，以区分超声波去污后表征层上的表面缺陷区域，并计算表面缺陷所占区域的面积，再计算表面缺陷所占区域的面积占表征层总面积的比值，得到所述去污效率。超声波产生的“空化效应”会破坏表征层的表面形貌，从而在表征层表面留下显著缺陷，有助于更直接地观察到不同的超声波工艺的去污效果；表面缺陷是由表征层表面的材料脱落所导致的，即表示此处的污染物被清除干净。本专利技术的一些实施例中，利用扫描仪对表征层表面进行三维形貌测绘并记录超声波去污后表征层的表面形貌；再采用ug、autocad或solidworks等图形处理软件对三维扫描获得的超声波去污后表征层表面的三维形貌进行黑白二值化处理，将超声波去污造成的表征层的表面缺陷区域定义为“1”，其呈现白色；将表征层表面无表面缺陷的区域定义为“0”，其呈现黑色。再采用imlab、matelab或imagej等图像分析软件对黑白二值化处理后的表征层表面进行统计分析，则“0”所占区域的面积与“1”所占区域的面积的总和即为表征层的总面积，“1”所占区域的面积为经超声波去污后产生表面缺陷(表征层表面在超声波作用下受到损伤而导致的材料脱落的情况)的区域面积，其表示去污的有效作用面积，因此，计算表面缺陷区域面积占表征层的总面积的比值，即可表征超声波去污的去污效率。
12、此外，通过对比不同超声波去污工艺参数下量化后的防污效率及去污效率，能够优化超声波去污工艺参数，从而获得最佳的超声波去污工艺参数，以获得最佳的去污效果。在实际的工程应用过程中，可直接利用优化后的去污工艺参数进行超声波去污，减少现场的调试时间，从而节省检修时间，对于核电领域来讲，可降低作业人员的辐照剂量；同时，可实现热点的最高效去除，减低环境剂量率，减少集体剂量。
13、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述试样管道内壁的表征层的材质为金属。
14、根据本专利技术的一些优选实施方面，所述表征层通过如下制备方法制备得到：
15、将金属粉末喷涂到试样管道的内壁上，得到所述表征层；或，将金属箔贴敷到试样管道的内壁上，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种管道超声波去污效果的定量表征方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的定量表征方法，其特征在于，在超声波去污模拟试验结束后，对进行了超声波去污的表征层分别进行图像识别和三维形貌测绘，再通过图像处理和分析，分别得到表征层表面未沾染模拟介质的面积以及表征层的表面缺陷的面积。
3.根据权利要求2所述的定量表征方法，其特征在于，计算试样管道超声波去污的防污效率的方法为：在超声波去污模拟试验结束后，利用紫外线发射装置照射表征层表面，同时利用图像采集装置对表征层表面进行拍照，根据照片中的表征层表面沾染有模拟介质区域的颜色与未沾染模拟介质区域的颜色差异，计算表征层表面未沾染模拟介质区域的面积，再计算表征层表面未沾染模拟介质区域的面积占表征层总面积的比值，得到所述防污效率。
4.根据权利要求2所述的定量表征方法，其特征在于，计算试样管道超声波去污的去污效率的方法为：在超声波去污模拟试验结束后，利用扫描仪对表征层表面进行三维形貌测绘，记录超声波去污后表征层的表面形貌；采用图形处理软件对扫描获得的超声波去污后表征层表面的三维形貌进行二值化处
5.根据权利要求1所述的定量表征方法，其特征在于，所述试样管道内壁的表征层的材质为金属。
6.根据权利要求5所述的定量表征方法，其特征在于，所述表征层通过如下制备方法制备得到：
7.根据权利要求1所述的定量表征方法，其特征在于，所述模拟介质为染色液，所述染色液中的染色剂与溶剂的体积比为1：50～100；所述溶剂的pH值为5～9。
8.根据权利要求6所述的定量表征方法，其特征在于，模拟试验结束后，将表征层从试样管道内取出或将探测装置伸入试样管道内，所述探测装置包括伸缩杆和设置在所述伸缩杆上的紫外线发射装置、图像采集装置及扫描仪。
9.根据权利要求4所述的定量表征方法，其特征在于，所述利用扫描仪对表征层表面进行三维形貌测绘的步骤中，测绘参数为：测量速率为168～265万次测量/秒，分辨率为0.01～0.02mm，精度为0.01～0.02mm，景深为30～550mm。
10.根据权利要求1所述的定量表征方法，其特征在于，所述试样管道与去污模拟试验平台连接以进行超声波去污模拟试验，所述去污模拟试验平台包括超声波去污控制器、超声波去污振子、夹具及管路模组，所述超声波去污控制器与超声波去污振子相连接，所述管路模组包括循环管道、试样管道以及设置在所述循环管道上的动力模块、控制阀及模拟介质储存容器，所述试样管道与所述循环管道可拆卸地连接，所述夹具用于将所述超声波去污振子与所述试样管道连接。
...【技术特征摘要】
1.一种管道超声波去污效果的定量表征方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的定量表征方法，其特征在于，在超声波去污模拟试验结束后，对进行了超声波去污的表征层分别进行图像识别和三维形貌测绘，再通过图像处理和分析，分别得到表征层表面未沾染模拟介质的面积以及表征层的表面缺陷的面积。
3.根据权利要求2所述的定量表征方法，其特征在于，计算试样管道超声波去污的防污效率的方法为：在超声波去污模拟试验结束后，利用紫外线发射装置照射表征层表面，同时利用图像采集装置对表征层表面进行拍照，根据照片中的表征层表面沾染有模拟介质区域的颜色与未沾染模拟介质区域的颜色差异，计算表征层表面未沾染模拟介质区域的面积，再计算表征层表面未沾染模拟介质区域的面积占表征层总面积的比值，得到所述防污效率。
4.根据权利要求2所述的定量表征方法，其特征在于，计算试样管道超声波去污的去污效率的方法为：在超声波去污模拟试验结束后，利用扫描仪对表征层表面进行三维形貌测绘，记录超声波去污后表征层的表面形貌；采用图形处理软件对扫描获得的超声波去污后表征层表面的三维形貌进行二值化处理，以区分超声波去污后表征层上的表面缺陷区域，并计算表面缺陷所占区域的面积，再计算表面缺陷所占区域的面积占表征层总面积的比值，得到所述去污效率。
5.根据权利要求1所述的定量表征方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘成威，魏少翀，邹扬，陈国星，黄新明，陈志远，杨俊武，聂继组，陆壮，陆海峰，潘晨阳，段小寻，
申请(专利权)人：苏州热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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